ระบบโคเจนเนอเรชั่น( cogeneration) คือ ระบบที่ให้การกำเนิดพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานกล และมีการใช้ประโยชน์จากพลังงานความร้อนในขณะเดียวกัน โดยอาศัยเชื้อเพลิงแหล่งเดียวกัน ประสิทธิภาพของระบบผลิตพลังงานความร่วมสูงถึง 80% เมื่อเทียบกับระบบผลิตไฟฟ้าอย่างเดียวที่มีประสิทธิภาพ 40% (ภาพความแตกต่างระหว่างการใช้พลังงานแบบทั่วไปและแบบ COGENERATION)

เทคโนโลยีระบบผลิตพลังงานความร้อนร่วมสามารถแบ่งลักษณะการทำงานเป็น 2 รูปแบบ โดยพิจารณาจากลำดับการนำพลังงานความร้อนไปใช้ประโยชน์ว่าก่อน หรือหลังการผลิตพลังงานกล ถ้าหากระบบผลิตพลังงานกลก่อนแล้วนำพลังงานความร้อนที่เหลือไปใช้ประโยชน์ แบบนี้จะเรียกว่า “ระบบโคเจนเนอเรชั่นวัฏจักรบน(topping cycle cogeneration) ” และในทางตรงกันข้าม ถ้านำพลังงานความร้อนไปใช้ประโยชน์ก่อนที่จะผลิตพลังงานไฟฟ้าหรือพลังงานกล เรียกว่า “ระบบ โคเจนเนอเรชั่นวัฏจักรล่าง(bottoming cycle cogeneration) ” ซึ่งความเหมาะสมของแต่ละรูปแบบนั้นขึ้นอยู่กับประเภทอุตสาหกรรม โดยระบบ โคเจนเนอเรชั่นวัฏจักรบนเหมาะกับอุตสาหกรรมอาหาร กระดาษ สิ่งทอและโรงกลั่นน้ำมัน ส่วนระบบโคเจนเนอเรชั่นวัฏจักรล่างเหมาะกับ อุตสาหกรรมที่ต้องใช้ความร้อนที่มีอุณหภูมิและความดันสูง เช่น อุตสาหกรรมผลิตซีเมนต์ อุตสาหกรรมผลิตเหล็ก อุตสาหกรรมผลิตแก้ว และ อุตสาหกรรมเคมี

ระบบโคเจนเนอเรชั่นวัฎจักรบนสามารถผลิตพลังงานกลได้จากเครื่องต้นกำลัง 3 ชนิด คือ (1) ระบบกังหันไอน้ำ (2) ระบบกังหันก๊าซ และ (3) ระบบเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน ( internal combustion engine )

ระบบโคเจนเนอเรชั่นชนิดกังหันไอน้ำ

ระบบชนิดนี้ประกอบด้วย เครื่องกำเนิดไอน้ำ เครื่องกังหันไอน้ำ โดยใช้เชื้อเพลิงเหลว ก๊าซหรือเชื้อเพลิงแข็ง หลักการทำงานคือ เชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าสู่ห้องเผาไหม้เพื่อให้ความร้อนแก่น้ำในเครื่องกำเนิดไอน้ำ ซึ่งได้ไอน้ำยวดยิ่ง (superheat steam) ที่อุณหภูมิและความดันสูง ไอน้ำจะไปขับเครื่องกังหันไอน้ำได้กำลังเพลา ซึ่งสามารถนำไปขับเครื่องมือกลต่างๆ เช่น ปั้ม คอมเพรสเซอร์ หรือเปลี่ยนรูปเป็นไฟฟ้าโดยขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนไอน้ำที่ออกจากเครื่องสามารถนำไปใช้ในกระบวนการผลิตต่อไป

ระบบโคเจนเนอเรชั่นชนิดกังหันก๊าซ

มีหลักการทำงานคือ คอมเพรสเซอร์จะอัดอากาศจากภายนอก และนำเข้าสู่ห้องเผาไหม้ เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้ามาผสมกับอากาศและจุดระเบิด เกิดก๊าซร้อนจากการเผาไหม้ขึ้น ซึ่งจะไปขยายตัวผ่านเครื่องกังหันก๊าซ ทำให้กังหันก๊าซหมุนแกนของเครื่องกังหันก๊าซจะต่อไปขับเครื่องปั่นไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ส่วนก๊าซร้อนที่ปล่อยจากกังหันก๊าซจะมีอุณหภูมิประมาณ 450-550 องศาเซลเซียส ก๊าซร้อนนี้สามารถนำไปใช้เป็นแหล่งให้ความร้อน โดยใช้อุปกรณ์เสริมคือ waste heat boiler เพื่อผลิตไอน้ำที่ความดันต่ำๆ หรือนำไปใช้โดยตรงเพื่อใช้ในกระบวนการผลิต

ระบบโคเจนเนอเรชั่นชนิด เครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน

ระบบนี้สามารถแบ่งได้ตามประเภทเครื่องยนต์เป็น 2 ชนิด คือ เครื่องยนต์ spark-ignition engine จะใช้เชื้อเพลิงเหลวหรือก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง และเครื่องยนต์ compression-ignition engines จะใช้น้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเตาเป็นเชื้อเพลิง พลังงานที่ผลิตได้อยู่ในช่วง 100 kW ถึง 10 MW พลังงานความร้อนที่ออกมาอยู่ในรูปของก๊าซไอเสีย น้ำหล่อเย็นเสื้อสูบและน้ำมันหล่อลื่น ซึ่งการนำพลังงานความร้อนไปใช้อาจใช้คู่กับ waste heat boiler ในการผลิตไอน้ำหรือน้ำร้อน

• ประหยัดพลังงาน สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงลง โดยการผลิตพลังงานด้วยระบบ cogeneration มีประสิทธิภาพประมาณ 50-90% สามารถประหยัดเชื้อเพลิงลงได้ 10-30% ซึ่งเมื่อเทียบกับระบบแยกผลิตในการผลิตความร้อนโดยทั่วไป จะมีประสิทธิภาพประมาณ 75% และถ้าเป็นระบบที่ผลิตไฟฟ้าอย่างเดียว จะมีประสิทธิภาพเพียง 35%
• เงินลงทุนเริ่มแรกของระบบ cogeneration ต่ำกว่าเงินลงทุนในการสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่มาก
• ระบบ cogeneration ช่วยลด peak load ของการไฟฟ้า ทำให้ช่วยลดภาระของการไฟฟ้าในการก่อสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่

• ระบบ cogeneration เป็นระบบที่ยุ่งยากซับซ้อนต่อการออกแบบติดตั้งและควบคุม จำเป็นต้องใช้ผู้ที่มีความรู้และประสบการณ์มาดำเนินงาน
• ต้นทุน ค่าติดตั้งและค่าบำรุงรักษาค่อนข้างสูง
• ถ้าติดตั้งระบบ cogeneration ที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้าหรือความร้อนเกินความต้องการใช้ อาจมีไอน้ำหรือไฟฟ้าเหลือ อาจเกิดความยุ่งยากในการจัดการกับพลังงานส่วนเกินนี้